EP1290775B1 - Fernbedienbare hysteresebremse - Google Patents

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EP1290775B1
EP1290775B1 EP01936446A EP01936446A EP1290775B1 EP 1290775 B1 EP1290775 B1 EP 1290775B1 EP 01936446 A EP01936446 A EP 01936446A EP 01936446 A EP01936446 A EP 01936446A EP 1290775 B1 EP1290775 B1 EP 1290775B1
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EP
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brake
brake unit
power supply
unit according
hysteresis
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EP01936446A
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Eckhard Schmied
Stefan Unseld
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ZF Friedrichshafen AG
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ZF Friedrichshafen AG
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K49/00Dynamo-electric clutches; Dynamo-electric brakes
    • H02K49/02Dynamo-electric clutches; Dynamo-electric brakes of the asynchronous induction type
    • H02K49/04Dynamo-electric clutches; Dynamo-electric brakes of the asynchronous induction type of the eddy-current hysteresis type

Definitions

  • the present invention relates to an electrical Controllable hysteresis brake according to the preamble of Claim 1.
  • Hysteresis brakes provide a braking torque, which regardless of the speed. In contrast to eddy current brakes owns hysteresis brakes also in the Standstill a braking torque.
  • the mode of operation of hysteresis brakes is based on magnetic force acting on attractive poles in synchronous operation and on permanent remagnetization of a permanent magnetic Material in the slip mode.
  • Hysteresis brakes are used in traction and braking torque control systems used; they can be considered magnetic Exciter part of an electromagnetic coil or have a permanent magnet.
  • Electrically controllable hysteresis brakes are u.a. for the sensitive control of winding processes or also for drives with precisely adjustable, non-contact Torque transmission used.
  • the power supply of the electromagnetic variants usually takes place directly via a connection line or in the cases that the components themselves rotate over slip rings (e.g., basket twisting machines).
  • washing heads are by repelling the cleaning water, that shoots out of the nozzles, in rotation added. Since the rotational speed is unbraked until the Inefficiency of the water jet would rise the rotation must be braked. Again, there is an electrical Supply line usually not possible.
  • a permanently magnetically excited brake is here problematic because the wash water in a temperature range from about 5 ° C to 95 ° C can be used and the temperature changes during use. As a result, the torque generated over the temperature variation of the magnetic material of the exciter magnet a change, in turn, the number of revolutions of the washing head rise and fall very much leaves. This effect makes the system uncontrollable, and influences the washing result accordingly.
  • US-A-5 986 370 shows a brake unit with a Electromagnetically controllable brake with a internal power source for power and with Means provided for regulating the power supply is.
  • the present invention is based on the object independent from an electrical connection, electromagnetic and thus largely independent of temperature Specify brake system whose moment also set during a running process and can be varied.
  • the brake unit is a hysteresis brake and comprises a receiving unit, those with the means to regulate the power supply is connected, wherein by means of the receiving unit via a transmission / control unit the setting and Adjusting the torque wirelessly takes place in such a way that they operate independently of a connection line can be.
  • the power source is a battery or a rechargeable battery. This creates a self-sufficient unit, operated independently of a connection line can be.
  • the adjustment and adjustment of the torque can by wireless remote control from a remote Transmission unit.
  • control loop is in a computing unit integrated of the receiver. This has the Advantage that transmission errors are minimized.
  • control loop is integrated in the transmitting unit.
  • a parallel electrical generator via a Charge controller charge the battery during operation.
  • the invention has the advantage that the hysteresis brake can also be operated if a supply line due to the circumstances is not feasible.
  • the independence of the torque from the temperature ensures: Unlike a permanent magnet system the generated torque depends only on the coil current, so that this form the manipulated variable of a control loop can. The torque can accurately, without stopping the process, set or variable process parameters be adjusted.
  • the hysteresis brake according to the invention is shown formed as a self-sufficient unit 1.
  • This includes the hysteresis brake 2, which by means of a battery or a battery 3 is supplied with power.
  • a control unit 4 provided to adjustment and adjustment of the torque.
  • the coil current forms the manipulated variable of a control loop, wherein the corresponding arithmetic unit integrated into the control unit is.
  • the adjustment and adjustment of the torque takes place by remote control from a remote transmitter / controller 5, with a receiving unit. 6 communicated.
  • the operation of the hysteresis brake is also then granted if there is a supply due to circumstances is not realizable, with the torque during the Operation can be set exactly.
  • Figure 2 shows an application of a variant of erfindungesammlungen Hysteresis brake as part of a rotating Washing head 7, by means of recoil of the cleaning water, that shoots out of the nozzles, in rotation is offset.
  • the receiving unit 6, the control unit 4 and the transmission / control unit 5, the hysteresis brake 1 has a charge controller 9.
  • the battery by means of a parallel switched electric generator 8 via a Charge controller 9 charged during operation.
  • the washing head can be particularly space and cost operate.
  • Figure 3 shows a further application of erfindungesammlungen Hysteresis brake in the context of a twisting machine.
  • an outer thread 9 rotates by 360 ° around an inner thread 10, such that a supply line for the power supply of an electromagnetic hysteresis brake becomes impossible.
  • an electromagnetic hysteresis brake be used as shown in Figure 3, since according to the Invention, the power supply without supply takes place.

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Abstract

Die elektromagnetisch steuerbare Hysteresebremse (2) ist mit Mitteln (4) zum Regeln der Stromversorgung und mit einer internen Stromquelle (3) versehen, derart, dass sie unabhängig von einer Anschlussleitung betrieben werden kann.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrisch steuerbare Hysteresebremse gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Hysteresebremsen liefern ein Bremsmoment, welches unabhängig von der Drehzahl ist. Im Gegensatz zu Wirbelstrombremsen besitzten Hysteresebremsen auch im Stillstand ein Bremsmoment.
Die Arbeitsweise von Hysteresebremsen beruht auf magnetischer Kraftwirkung sich anziehender Pole im Synchronlauf und auf ständiger Ummagnetisierung eines dauermagnetischen Materials im Schlupfbetrieb.
Hysteresebremsen werden in Zugkraft- und Bremsmomentregelsystemen eingesetzt; sie können als magnetischen Erregerteil eine elektromagnetische Spule oder einen Dauermagneten aufweisen.
Elektrisch steuerbare Hysteresebremsen werden u.a. zur feinfühligen Steuerung von Aufwickelprozessen oder auch für Antriebe mit exakt einstellbarer, berührungsloser Drehmomentübertragung eingesetzt.
Die Stromversorgung der elektromagnetischen Varianten erfolgt üblicherweise direkt über eine Anschlußleitung oder für die Fälle, dass die Komponenten selbst rotieren, über Schleifringe (z.B. Korbverseilmaschinen).
Es gibt jedoch Anwendungsfälle die es nicht erlauben, eine elektrische Spannungsversorgung in Form einer Anschlußleitung anzubringen.
Dies ist beispielsweise bei Zwirnmaschinen der Fall, bei denen ein Außenfaden 360° um einen Innenfaden rotiert, wodurch eine Zuleitung unmöglich wird. Aus diesem Grund werden hier Dauermagnet-Hysteresebremsen eingesetzt, die eine Anschlußleitung auf Grund des dauermagnetischen Erregermaterials nicht benötigen.
Diese Lösung weist den Nachteil auf, dass während des laufenden Prozesses nicht korrigierend eingegriffen und das Drehmoment eingestellt werden kann.
Das Problem tritt auch bei rotierenden Waschköpfen auf, die beispielsweise in industriellen Waschanlagen für LKW oder öffentliche Transportmittel (Straßenbahn etc.) eingesetzt werden.
Diese Waschköpfe werden mittels Rückstoß des Reinigungswassers, das aus den Düsen schießt, in Rotation versetzt. Da die Rotationsdrehzahl ungebremst bis zur Wirkungslosigkeit des Wasserstrahls ansteigen würde, muß die Drehung gebremst werden. Auch hier ist eine elektrische Zuleitung in der Regel nicht möglich. Der Einsatz einer dauermagnetisch erregten Bremse ist hier problematisch, da das Waschwasser in einem Temperaturbereich von ca. 5° C bis 95 °C verwendet werden kann und sich die Temperatur während der Anwendung verändert. Demzufolge erfährt das erzeugte Drehmoment über den Temperaturgang des Magnetmaterials des Erregermagneten eine Veränderung, die wiederum die Umdrehungszahl des Waschkopfs sehr stark ansteigen und fallen läßt. Dieser Effekt macht das System unkontrollierbar, und beeinflußt das Waschergebnis entsprechend.
Die US-A-5 986 370 zeigt eine Bremseinheit mit einer elektromagnetisch steuerbaren Bremse die mit einer internen Stromquelle zur Stromversorgung und mit Mitteln zum Regeln der Stromversorgung versehen ist.
Das Dokument US-A-2 705 763 beschreibt eine über eine Sendeeinheit gesteuerte Bremse, wobei die Empfangseinheit nicht in der Bremse integriert ist. Diese vorbekannte Vorrichtung hat darüber hinaus keine interne Stromversorgung.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein von einer elektrischen Anschlussleitung unabhängiges, elektromagnetisches und damit weitgehend temperaturunabhängiges Bremssystem anzugeben, dessen Moment auch während eines laufenden Prozesses eingestellt und variiert werden kann.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst; vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Demnach wird vorgeschlagen, dass die Bremseinheit eine Hysteresebremse ist und eine Empfangseinheit umfasst, die mit den Mitteln zum Regeln der Stromversorgung verbunden ist, wobei mittels der Empfangseinheit über eine Sende-/Kontrolleinheit die Einstellung und Anpassung des Drehmomentes drahtlos erfolgt derart, dass sie unabhängig von einer Anschlußleitung betrieben werden kann.
Als Stromquelle eignet sich eine Batterie oder ein aufladbarer Akku. Damit wird eine autarke Einheit gebildet, die unabhängig von einer Anschlußleitung betrieben werden kann.
Die Einstellung und Anpassung des Drehmomentes kann mittels drahtloser Fernbedienung von einer entfernten Sendeeinheit erfolgen.
Dabei kann sowohl eine offene Steuerkette mit der Übermittlung eines Sollwert-Signals aufgebaut werden, als auch ein geschlossener Regelkreis beliebiger Charakteristik mit Soll-Istwert-Vergleich realisiert werden. Bevorzugterweise ist der Regelkreis in eine Recheneinheit des Empfangteils integriert. Dies hat den Vorteil, dass Übertragungsfehler minimiert werden.
Im Rahmen einer Variante der vorliegenden Erfindung ist der Regelkreis in die Sendeeeinheit integriert.
Bei gebremsten Abläufen kann gemäß der Erfindung ein parallel geschalteter elektrischer Generator über einen Laderegler den Akku während des Betriebs laden.
Dies ist insbesondere bei Anwendungen interessant, wo ein Akku mit großer Kapazität aus Platz- und Kostengründen nicht verwendet werden kann, wodurch die Betriebsdauer eingeschränkt wäre. Das von diesem Generator erzeugte Reaktionsmoment wäre als Teil des erforderlichen Betriebsmomentes nutzbar.
Die Erfindung hat den Vorteil, dass die Hysteresebremse auch dann betrieben werden kann, wenn eine Zuleitung aufgrund der Umstände nicht realisierbar ist.
Zudem wird durch die elektromagnetische Erregung die Unabhängigkeit des Drehmoments von der Temperatur gewährleistet: Im Gegensatz zu einem Dauermagnetsystem hängt das erzeugte Drehmoment nur vom Spulenstrom ab, so dass dieser die Stellgröße eines Regelkreises bilden kann. Das Drehmoment kann exakt, ohne den Prozeß anzuhalten, eingestellt oder an veränderliche Prozeßparameter angepaßt werden.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
Figur 1
eine schematische Darstellung der Hysteresebremse gemäß der Erfindung;
Figur 2
eine schematische Darstellung der Anwendung der erfindungegemäßen Hysteresebremse bei einem rotierendem Waschkopf; und
Figur 3
eine schematische Darstellung der Anwendung der erfindungegemäßen Hysteresebremse bei einer Zwirnmaschine.
Gemäß Figur 1 ist die erfindungsgemäße Hysteresebremse als autarke Einheit 1 ausgebildet. Diese umfasst die Hysteresebremse 2, die mittels eines Akkus bzw. einer Batterie 3 mit Strom versorgt wird. Zur Einstellung und Anpassung des Drehmomentes ist eine Regeleinheit 4 vorgesehen. Bevorzugterweise bildet der Spulenstrom die Stellgröße eines Regelkreises, wobei die entsprechende Recheneinheit in die Regeleinheit integriert ist.
Die Einstellung und Anpassung des Drehmomentes erfolgt mittels Fernbedienung von einer entfernten Sende/Kontrolleinheit 5, die mit einer Empfangseinheit 6 kommuniziert.
Somit ist der Betrieb der Hysteresebremse auch dann gewähreistet, wenn eine Zuleitung aufgrund der Umstände nicht realsierbar ist, wobei das Drehmoment während des Betriebs exakt eingestellt werden kann.
Figur 2 zeigt eine Anwendung einer Variante der erfindungegemäßen Hysteresebremse im Rahmen eines rotierenden Waschkopfs 7, der mittels Rückstoß des Reinigungswassers, das aus den Düsen schießt, in Rotation versetzt wird. Neben dem Akku 3, der Empfangseinheit 6, der Regeleinheit 4 und der Sende-/Kontrolleinheit 5, weist die Hysteresebremse 1 einen Laderegler 9 auf.
Gemäß der Erfindung wird der Akku mittels eines parallel geschalteten elektrischen Generators 8 über einen Laderegler 9 während des Betriebs geladen. Dadurch kann der Waschkopf besonders platz- und kostengünstig betrieben werden.
Figur 3 zeigt eine weitere Anwendung der erfindungegemäßen Hysteresebremse im Rahmen einer Zwirnmaschine.
Bei Zwirnmaschinen rotiert ein Außenfaden 9 um 360° um einen Innenfaden 10, derart, dass eine Zuleitung für die Stromversorgung einer elektromagnetischen Hysteresebremse unmöglich wird. Mittels der vorliegenden Erfindung kann eine elektromagnetische Hysteresebremse eingesetzt werden, wie in Figur 3 gezeigt, da gemäß der Erfindung die Stromversorgung ohne Zuleitung erfolgt.
Bezugszeichen
1
Hysteresebremseeinheit
2
Hysteresebremse
3
Akku/Batterie
4
Regeleinheit
5
Sende/Kontrolleinheit
6
Empfangseinheit
7
Waschkopf
8
Generator
9
Laderegler
10
Außenfaden
11
Innenfaden

Claims (8)

  1. Bremseinheit mit einer elektromagnetisch steuerbaren Bremse (2) die mit einer internen Stromquelle (3) zur Stromversorgung und mit Mitteln (4) zum Regeln der Stromversorgung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremseinheit eine Hysteresebremse ist und eine Empfangseinheit umfasst, die mit den Mitteln zum Regeln der Stromversorgung verbunden ist, wobei mittels der Empfangseinheit (6) über eine Sende-/Kontrolleinheit (5) die Einstellung und Anpassung des Drehmomentes drahtlos erfolgt derart, dass sie unabhängig von einer Anschlußleitung betrieben werden kann.
  2. Bremseinheit nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Stromquelle (3) eine Batterie ist.
  3. Bremseinheit nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Stromquelle (3) ein aufladbarer Akku ist.
  4. Bremseinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Generator (8) und ein damit verbundener Laderegler (9) zum Laden des Akkus (3) während des Betriebs vorgesehen sind.
  5. Bremseinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung der Stromversorgung über einen offenen oder einen geschlossenen Regelkreis erfolgt.
  6. Bremseinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelelektronik in die Mittel (4) zum Regeln der Stromversorgung integriert ist.
  7. Rotierender Waschkopf, insbesondere für industrielle Waschanlagen, mit einer Bremseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
  8. Zwirnmaschine mit einer Bremseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
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